ROADM/OXC网络光层保护恢复机制应用研究

张传熙，王 硕，段 宏（.中讯邮电咨询设计院有限公司郑州分公司，河南 郑州 450007；.中国联通研究院，北京 00048）

0 引言

随着5G、云计算、物联网等新技术的兴起，光传送网也向着宽带化、分组化、动态化和智能化方向发展。

在此背景下，可重构光分插入复用器（ROADM）和全光交叉（OXC）设备应运而生，在网络智能化管理、灵活调度等方面取得了长足的进步。同时也引入了基于波长交换光网络（WSON）的路由规划策略、业务保护与恢复机制、光层损伤的评估与控制等全新的概念。本文主要从业务生存性角度，对ROADM/OXC网络的保护恢复机制给出工程应用建议。

1 WSON网络的保护恢复机制

ROADM 是光波分复用系统中的一种具备在波长层面远程控制光信号分插复用状态能力的设备形态，可以理解为WDM 设备增加了波长可重构特性。所以WDM 系统的传统保护手段，如光通道1+1 保护、光复用段保护（OMSP）等，在ROADM系统也适用。

在加载了控制平面后，在波长可重构特性的加持下，ROADM 系统就具备了波长交换光网络（WSON）的特点，同时也具备了基于控制平面的恢复功能，主要有以下2种类型。

a）预置重路由恢复。为工作路由预先计算出一条端到端的恢复路径，并通过预先交换信令来预留资源。对于源宿节点，同时建立工作路径和恢复路径，但此时恢复路径并未被完全启用，不能承载业务，在故障发生后需要激活这个恢复路径以承载受影响的业务。预置重路由恢复的预留网络资源，可以是专用的，也可以是共享的。如果是共享的，则网络中其他工作路径出现故障后，也可以使用该恢复路径上的资源，此时，控制平面应当为该恢复路径对应的工作路径再预置一条恢复路径。对于预置重路由恢复，如果工作路径故障，业务恢复到预置路径上同时为业务重新预置一条新的预置路径。如果预置路径产生故障，则控制平面应当为工作路径重新预置一条预置路径。

b）动态重路由恢复。对于动态重路由恢复，在故障发生前，不预先建立恢复路径。一旦故障发生，利用信令实时地建立恢复路径，如果当前的工作路径再出现故障，则再次进行重路由。恢复路径的计算依赖于故障信息、网络路由策略和拓扑信息等。

在实际的工程应用中，配置了控制平面的ROADM/OXC 网络还应支持保护与恢复的结合，两者协同工作时，应遵循以下原则。

a）网络出现故障时，优先进行保护倒换。当光通道1+1 保护与光复用段保护等倒换失败时，再触发重路由恢复。

b）控制平面应同时监测工作路径和保护路径的故障情况，在与OMSP 协同工作时，OMSP 倒换不应触发重路由恢复；在与光通道1+1保护协同工作时，可根据业务QoS 需求灵活配置保护级别，最高支持到永久1+1保护。

c）对于光通道1+1 与OMSP 等网络保护，业务倒换受损时间应在50 ms以内。

2 ROADM/OXC网络保护恢复机制现网测试

为了更深入地研究WSON 网络的保护恢复机制，对华北地区某ROADM/OXC 区域网进行了全面测试。网络拓扑结构如图1所示。

图1 ROADM/OXC网络拓扑结构图

图1 中红色虚线表示将网络划分为上下2 个WSON 域。其中天津—廊坊—北京—衡水、北京—保定—石家庄—衡水—德州为双平面160波系统，北京、容城和济南配置为OXC 设备，线路侧配置32 维WSS板卡，本地维度配置32 维×32 上下端口的CD 结构板卡。其余站点全部采用CD 结构、20 维ROADM 组网，本地维度采用2 级WSS 方式配置，本地维度数量不小于各节点线路维度的1/2，最少配置2个本地模块。

OXC设备是把ROADM 节点内WSS之间的互连光纤做成了光背板，集成到设备内部，省去了人工跳纤，使光交叉连接完全实现了电子化、自动化，极大地降低了出错概率。从本质上来说，OXC 设备可以理解为ROADM 的一种更先进的设备形态，代表了ROADM 的演进方向。

测试包含以下几个部分。

2.1 OMSP 与WSON 重路由恢复的结合（OMSP+WSON）

OMSP+WSON 测试主要考察OMSP 和WSON 的协同工作能力，将天津—廊坊—北京—衡水、北京—保定—石家庄—衡水—德州设置为共享风险链路组（SRLG）。在北京—石家庄建立20 条业务λ1～λ20，λ 19，λ20 为关联业务，手工将λ1～λ20 业务路由全部设置为北京—保定—石家庄，并设为自动返回，返回时间60 s，将λ1 设置为低优先级，业务恢复策略为动态重路由。测试过程和结果如表1所示。

表1 OMSP+WSON协同保护测试记录

在北京—郑州建立1条跨域业务λ26，路由为北京—衡水—开封—郑州。关断衡水发北京主用OA 激光器，业务倒换到备用，北京显示中断时间19.95 ms。继续关断衡水发北京备用OA 激光器，业务中断，未发生重路由。

OMSP+WSON 协同工作时，WSON 实时监控OMSP主备路由的光信号状态。当主备路由都有光时，WSON 处于禁止（disable）状态；当主备路由只有一路有光时，WSON 处于使能（enable）状态。据此分析，OMSP+WSON系统保护有以下特点：

a）业务发生中断时，优先触发OMSP倒换，当OMSP倒换失败时，再启动WSON重路由。

b）OMSP 由保护路径自动返回工作路径时，不触发WSON重路由。

c）WSON 由恢复路径自动返回工作路径时，不触发OMSP倒换。

d）OMSP 主备路由作为一个整体参与WSON 算路，OMSP 倒换至备用路由时，不应因OSNR 劣化导致业务性能不达标。

e）OMSP倒换能满足业务受损时间在50 ms以内，WSON重路由的业务受损时间在几秒到几分钟不等。

f）跨域业务只支持OMSP 保护，不支持WSON 重路由。

2.2 光通道1+1与OMSP+WSON的协同保护

光通道1+1 保护（OCH 1+1）是通过光保护板来实现的，根据设置位置的不同，共有2 种实现方式，如图2、图3所示。

图2 OCH 1+1保护方式1示意图（客户侧1+1）

图3 OCH 1+1保护方式2示意图（线路侧1+1）

OCH 1+1 保护与OMSP 类似，也是通过双发选收机制来实现业务保护，可以满足倒换时间<50 ms 的要求。

本测试主要考察OCH 1+1、OMSP 和WSON 的协同工作能力。在北京鲁谷—石家庄中山东路建立1条100G 业务，设置为动态重路由，配置客户侧1+1 保护，主用路由北京—衡水—石家庄，备用路由北京—保定—石家庄。测试过程和结果如表2所示。

表2 OCH 1+1与OMSP+WSON协同保护测试记录

据此分析，可以得出如下结论。

a）OCH 1+1 与OMSP 单独工作时，倒换时间均在50 ms 以内，两者嵌套时，会引起倒换联动，需设置拖延时间，建议将OCH 1+1 拖延时间设置为100 ms 以上。

b）线路侧1+1 不支持自动变换波长，不能与WSON协同工作。

c）客户侧1+1 与WSON 协同工作时，可通过自定义重路由次数和触发条件，实现永久1+1保护。

3 结束语

从测试结果来看，ROADM 与OXC 2 种设备支持混合组网，均可支持OMSP+WSON 协同保护，但WSON网络对OCH 1+1 与OMSP 的组合支持程度有限，不建议采用。

从网络技术能力角度考虑，ROADM/OXC 网络应具备多等级的保护恢复能力，利用WSON 控制平面功能，可以根据业务SLA 等级要求进行相应配置。在复杂网络环境下的多种保护恢复机制的嵌套和协同，是智能光网络设计中需要重点关注的内容。根据文中的测试结论，对ROADM/OXC 网络的保护恢复配置提出如下建议。

a）应根据业务QoS 要求来设置相应的保护恢复方式。

b）OMSP 可满足所有业务抗一次断纤故障，且故障受损时间小于50 ms，适用于大量业务抗一次断纤，且光缆资源丰富的场景。

c）WSON 重路由可抗多点、多次故障，可靠性受网络规模和负载的影响，需通过专业软件对全网进行故障仿真，对恢复资源进行预配置。重路由时间从几秒到几分钟不等，适用于业务故障受损时间要求低的场景，可根据QoS要求自定义重路由次数。

d）对于要求抗多点、多次故障，且故障受损时间小于50 ms 的业务，可采用客户侧OCH 1+1 与WSON结合，最高可实现永久1+1。

e）WSON 与OMSP、WSON 与客户侧OCH 1+1 均可完美协同，但三者之间的嵌套保护存在缺陷，工程配置上不建议采用过多的保护恢复组合。

ROADM/OXC 网络能够根据用户差异化的业务需求和网络的实时资源使用情况采用多样的保护恢复机制，相比传统WDM 网络可以提供更良好的生存性机制以应对网络中的故障，具有动态的业务配置能力和良好的资源利用率，是应对未来各种差异化、动态化和高带宽业务需求的首选技术。